Haben Sie schon einmal ein solches Erlebnis gehabt?
Sie nehmen einen Bauplan und sehen „Abschrecken und Anlassen: 220-255 HBW.“ Gerade als Sie denken, Sie haben es geschafft, wird in der nächsten Zeichnung „Abschreckung: 58-62 HRC“ angegeben. Dann wird auf der folgenden Seite – Überraschung – „Oberflächenhärte > 700 HV“ gefordert. Beginnt Ihr Kopf ein wenig zu schwirren? Die Buchstaben sehen ähnlich und doch irgendwie anders aus.
Du bist nicht der Einzige, der verwirrt ist. Viele Menschen merken sich die Buchstaben einfach auswendig, ohne wirklich zu verstehen, wie die Messungen durchgeführt werden oder wo die einzelnen Methoden am besten angewendet werden.
Lassen Sie uns heute in einfacher, direkter Sprache die wahre Natur dieser vier „Härte-Schwergewichte“ enthüllen. Auf diese Weise wissen Sie beim nächsten Mal genau, was Sie sehen.
Prüfmaschinen|Härteprüfer|Technische Daten zur metallografischen Probenvorbereitung – Shanghai Zhongyan Instrument Manufacturing Factory
Vergleichsbild der vier Arten von Härteprüfgeräten
I. Brinell-Härte (HBW): Eine große Vertiefung drücken und das Gesamtbild betrachten
Vereinfacht gesagt beruht der Brinell-Härtetest auf „brutaler Gewalt“.
Eine Hartmetallkugel (der Eindringkörper) wird fest in die Metalloberfläche gedrückt und die Größe der resultierenden kreisförmigen Vertiefung gemessen. Je kleiner die Vertiefung, desto härter das Material.
Stellen Sie sich das vor, als würden Sie eine große Eisenkugel in einen Teigklumpen drücken: Je flacher und kleiner die Vertiefung, desto „härter“ (elastischer/fester) ist der Teig und desto schwieriger lässt er sich komprimieren.
Der Vorteil dieser Methode besteht darin, dass sie das Material als Ganzes bewertet. Da die Vertiefung relativ groß ist, stellt die gemessene Härte den Durchschnittswert über einen bestimmten Bereich dar und spiegelt so genau die tatsächliche Gesamtfestigkeit des Materials wider. Es wird nicht durch kleinere interne Inkonsistenzen beeinträchtigt, wodurch die Ergebnisse sehr stabil sind.
Wo wird die Brinell-Härte am besten eingesetzt?
Große Bauteile und Rohgussteile: Zum Beispiel gegossene Motorblöcke oder große Getrieberohlinge.
Weiche Materialien: Wie unbehandelter Stahl, Gusseisen und Kupfer- oder Aluminiumlegierungen.
Teile, die eine Gesamtleistung erfordern: Zum Beispiel Wellenkomponenten, die vergütet wurden.
Typische Bezeichnung: 220–255 HBW (am häufigsten bei vergüteten Stählen wie 45er Stahl). Die Brinell-Härteprüfung wird im Allgemeinen für Materialien mit einer Härte von nicht mehr als 650 HBW eingesetzt.
II. Rockwell-Härte (HRC): Machen Sie eine kleine Vertiefung und messen Sie die Tiefe
Die Rockwell-Härtemethode funktioniert genau entgegengesetzt zur Brinell-Methode. Anstatt den Durchmesser der Vertiefung zu messen, misst es die Eindringtiefe.
Zunächst wird eine kleine Vorspannkraft auf die Oberfläche ausgeübt, gefolgt von einer größeren Hauptlast; Schließlich wird die Hauptlast entfernt und das Ausmaß der elastischen Erholung (wie weit der Eindringkörper zurückfedert) gemessen. Je weniger es zurückspringt, desto tiefer ist das Eindringen, was auf ein weicheres Material hinweist.
Man kann es sich so vorstellen: Eine Nadel in Holz drücken. Je flacher die Nadel eindringt, desto härter ist das Holz. Unser HRC-Test verwendet eine „Nadel“ (konischer Eindringkörper) aus Diamant.
Die Vorteile dieser Methode sind Geschwindigkeit, Genauigkeit und Effizienz. Ergebnisse werden in Sekundenschnelle erzielt und der Eindruck ist so gering, dass er praktisch keine Schäden an der Werkstückoberfläche verursacht.
Daher wurde die Rockwell-Härte (HRC) speziell für „Materialien mit hoher -Härte“ entwickelt, insbesondere für solche, die in der Fertigung üblich sind:
Komponenten aus vergütetem Stahl: Formen, Schneidwerkzeuge, Lager und Getriebezähne.
Nach-Wärmebehandlung-Inspektion: Eine kurze-Vor-Ort-Kontrolle in der Werkstatt zeigt sofort, ob die Wärmebehandlung den Spezifikationen entspricht.
Typische Bezeichnung: 58–62 HRC (am häufigsten für vergüteten Formenstahl und Lagerstahl).
Es gibt mehrere Rockwell-Skalen. Die HRC-Waage verwendet eine Last von 150 kg und deckt einen Bereich von 20 HRC bis 70 HRC ab. Wenn das Material zu weich ist (<20 HRC), measurements are inaccurate, requiring a switch to the HRB scale; if it is too hard (>67 HRC) besteht die Gefahr einer Beschädigung des Diamant-Eindringkörpers, was einen Wechsel zur HRA-Skala erforderlich macht.
Die HRA-Skala eignet sich für Hartmetalle und aufgekohlten Stahl, während die HRB-Skala für Weichstahl, Aluminiumlegierungen und Kupferlegierungen geeignet ist. Durch die Wahl des falschen Maßstabs werden die resultierenden Daten unbrauchbar.
Prüfprinzipien und Anwendungen verschiedener Methoden zur Materialhärtemessung – TestDog (Scientific Research Services)
III. Vickers-Härte (HV): Leichten Druck ausüben, dünne Schichten untersuchen
Die Vickers-Härte ähnelt der Brinell-Methode, bietet jedoch höchste Präzision. Es verwendet einen Diamant-Eindringkörper in Form einer quadratischen Pyramide. Wenn es nach unten gedrückt wird, hinterlässt es eine saubere, quadratische Vertiefung auf der Oberfläche des Materials. Mithilfe eines Mikroskops wird dann die Länge der Quadratdiagonalen gemessen und daraus der Härtewert berechnet.
Sie können sich das so vorstellen, als würden Sie mit einem winzigen Diamanten sanft eine quadratische Markierung auf die Oberfläche des Materials drücken. Diese Markierung ist so klein, dass sie mit bloßem Auge kaum sichtbar ist.
Die größten Vorteile des Vickers-Härtetests sind seine Vielseitigkeit und Präzision.
Großer Bereich: Er kann Materialien von sehr weich bis sehr hart testen und verwendet eine einheitliche Skala-im Gegensatz zum Rockwell-Test, der in mehrere verschiedene Skalen unterteilt ist.
Einstellbare Last: Sie können eine große Kraft anwenden, um das Schüttgut zu testen, oder eine sehr kleine Kraft, um einen bestimmten lokalen Bereich zu testen.
Hohe Präzision: Da der Eindruck klein ist, ist eine gezielte Prüfung möglich.
Die Vickers-Härteskala deckt einen großen Bereich -von einigen HV bis 3000 HV- ab und ist damit der präziseste unter den gängigen Härtetests.
Folglich eignet es sich hervorragend für die Analyse der „Oberflächeneigenschaften“, die für die fortschrittliche Fertigung von entscheidender Bedeutung sind:
Dünne Bleche und dünnwandige-Komponenten: Zum Beispiel die Aluminiumwände von Getränkedosen oder Mobiltelefongehäusen.
Oberflächenbehandelte -Schichten: Es misst genau die Härte von aufgekohlten, nitrierten oder galvanisierten Schichten.
Mikro-Komponenten: Präzisionsteile in der Größe eines Fingernagels; Während andere Härteprüfer möglicherweise Schwierigkeiten haben, darauf zuzugreifen, bewältigt der Vickers-Test sie problemlos.
Typical notation: >700HV0,5 (die „0,5“ gibt eine Prüfkraft von 0,5 kg an, die üblicherweise für nitrierte Oberflächen verwendet wird).
Einfluss von Vickers-Einkerbungen auf die mechanischen Eigenschaften druckloser, im Festkörperzustand gesinterter Siliziumkarbidkeramik
IV. Shore-Härte (HS): Der springende Ball-Rückprall beobachten
Bei den vorherigen drei Methoden handelt es sich um eine „statische“ Eindrückung, wohingegen die Shore-Härte „dynamisch“ ist.
Die Methode ist recht interessant: Ein Gewicht mit einer kleinen Diamantspitze lässt man aus einer bestimmten Höhe frei auf die Materialoberfläche fallen und misst die Höhe seines Rückpralls. Je höher der Rückprall, desto härter das Material.
Sie können es sich so vorstellen: Wenn Sie einen Hüpfball auf einen Betonboden fallen lassen, springt er hoch, aber wenn Sie ihn auf Baumwolle fallen lassen, springt er kaum. Die Shore-Härte funktioniert nach demselben Prinzip. Die Vorteile dieser Methode bestehen darin, dass sie sehr portabel und nicht-destruktiv ist. Das Instrument lässt sich leicht transportieren und hinterlässt keine nennenswerten Spuren auf dem Werkstück.
Daher wird es hauptsächlich verwendet für:
Extra-große, schwere Werkstücke: Zum Beispiel riesige Walzwerkswalzen (mit einem Gewicht von mehreren Hundert Tonnen), große Turbinenwellen und riesige Schmiedestücke. Es ist einfach unmöglich, diese Gegenstände zur Messung auf einen Tisch-Härteprüfer zu bringen.
Tests vor Ort-: Schnelle Bestimmung der Materialhärte direkt auf dem Werkstattboden oder bei der Wartung von Geräten im Freien.
Der Shore-Härteprüfer ist ein Handgerät, das sich besonders für mittlere{0}bis-große Werkstücke in der Metallurgie und der Schwermaschinenindustrie eignet, beispielsweise Walzen, Kurbelwellen und besonders große Zahnräder.
Ein besonderer Hinweis: Die bei der Herstellung verwendete Shore-Härte (HS) unterscheidet sich völlig von der Shore-Härte (HA/HB), die für Gummi und Kunststoffe verwendet wird! Obwohl sich die Namen nur um ein Zeichen unterscheiden, sind die zugrunde liegenden Prinzipien und die getesteten Materialien völlig unterschiedlich.-Verwechseln Sie sie also nicht.
Wie wählt man einen tragbaren Leeb-Härteprüfer aus?
Wie genau sollten Sie wählen? Stellen Sie sich drei Fragen.
Nachdem Sie nun die Spezialgebiete dieser vier „Experten“ kennengelernt haben, ist das Bild klarer? Lassen Sie uns noch einmal zusammenfassen, wie Sie in einem realen -Arbeitsszenario eine schnelle Entscheidung treffen können:
1. Ganz oder teilweise?
Gesamtleistung, Rohguss-/Schmiedeteile, Großbauteile → HBW
Hohe Härte, abgeschreckte Teile, schnelle Stichprobenprüfung der fertigen Produkte → HRC
2. Dünne Schicht oder kleines Stück?
Oberflächenaufgekohlte Schichten, Beschichtungen, dünne Bleche, Kleinteile → HV
3. Vor-vor Ort oder im Labor?
Massive Komponenten (Hunderte Tonnen), Notfalltests vor Ort → HS
Ein Problem, das vielen Menschen Kopfschmerzen bereitet
Manchmal stellen Sie möglicherweise fest, dass dasselbe Material in derselben Blaupause oder in verschiedenen technischen Dokumenten unterschiedlich spezifiziert ist. -An einer Stelle sind 220–255 HBW und an einer anderen 22–28 HRC aufgeführt. Bedeuten diese beiden Spezifikationen dasselbe?
Hier ist die Schlussfolgerung vorab: Für standardmäßig vergüteten -und-Stahl (z. B. 45er-Stahl) ist die Angabe von HBW die gängigere und bevorzugte Praxis.
Der Grund ist einfach: Das Ziel des Abschreckens und Anlassens ist die Erzielung stabiler Eigenschaften im gesamten Teil-sowohl der Oberfläche als auch des Kerns. Der Brinell-Test (HBW) erzeugt einen großen Eindruck und misst den durchschnittlichen Gesamtzustand des Materials, was dieser Anforderung perfekt entspricht. Darüber hinaus empfehlen nationale Normen, die Brinell-Methode vorzugsweise für Materialien mit einer Härte unter 450 HBW anzuwenden.
Warum geben manche Leute immer noch HRC an?
Dafür gibt es mehrere mögliche Gründe: Das Teil ist möglicherweise zu klein, sodass der Brinell-Eindruck zu groß für die Messung ist. Die Werkstatt ist möglicherweise daran gewöhnt, Rockwell-Tester zu verwenden (aufgrund ihrer Geschwindigkeit). oder die Praxis könnte einfach auf älteren technischen Zeichnungen beruhen. In Bezug auf die Werte lässt sich ein Bereich von 220–255 HBW in etwa 20–26 HRC umrechnen, was gut mit dem Bereich von 22–28 HRC übereinstimmt.
Hier ist eine Kurzanleitung: HRC 30 ≈ HV 300; HRC 40 ≈ HV 400; HRC 50 ≈ HV 500.
Letztlich ist keine der Methoden absolut richtig oder falsch; Vielmehr spiegeln sie unterschiedliche Inspektionsansätze wider.
